Presa
Antecedentes
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Una presa es una barrera que confisca agua o corrientes subterráneas. Dams generalmente sirven el propósito principal de la retención de agua, mientras que otras estructuras tales como compuertas o diques (también conocido como diques) se utilizan para controlar o prevenir el flujo de agua en regiones específicas de la tierra. La energía hidroeléctrica y Central hidroeléctrica reversible se utilizan a menudo en relación con las presas para generar electricidad. Una presa también se puede utilizar para recoger el agua o para el almacenamiento de agua que puede ser distribuida de manera uniforme entre las localizaciones.
Historia
La palabra presa se remonta a Inglés medio, y antes de eso, desde Holandés Oriente, como se ve en los nombres de muchas ciudades antiguas. La construcción de presas temprano tuvo lugar en Mesopotamia y el Oriente Medio . Las presas se utilizan para controlar el nivel del agua, por el clima de Mesopotamia afectado a las Tigris y Éufrates los ríos, y podrían ser bastante impredecible.
La presa más antiguo conocido es el Jawa presa en Jordania , a 100 kilómetros (62 millas) al noreste de la capital Amman . Esta presa de gravedad ofreció un principio 9 m (30 pies) de alto y 1 m (3 pies 3 pulgadas) de ancho muro de piedra, apoyados por unos 50 m (160 pies) de ancho muralla de tierra. La estructura data de 3000 aC.
El Antiguo Egipto Sadd-el-Kafara presa en Wadi Al-Garawi, situada a unos 25 kilómetros (16 millas) al sur de El Cairo , era de 102 m (335 pies) de largo en su base y 87 m (285 pies) de ancho. La estructura fue construida alrededor de 2800 o 2600 antes de Cristo. como un desvío de la presa de control de inundaciones, pero fue destruido por las fuertes lluvias durante la construcción o poco después. Durante la dinastía XII en el siglo 19 antes de Cristo, los faraones Senosert III, Amenemhat III y IV Amenmehat cavaron un canal que una de 16 km del Fayum Depresión hasta el Nilo en Egipto Medio. Dos presas llamados Ha-Uar que corre de este a oeste fueron construidos para retener el agua durante la inundación anual y luego soltarlo a las tierras circundantes. El lago llamado "Mer-wer" o lago Meris cubrió 1.700 kilómetros cuadrados y es conocido hoy como Berkat Qaroun.
A mediados-finales del siglo tercero antes de Cristo, un sistema de gestión del agua intrincada dentro Dholavira en la actual India, fue construido. El sistema incluye 16 embalses, presas y diversos canales de recogida de agua y su almacenamiento.
Construcción de la presa romana se caracteriza por "la capacidad de los romanos para planificar y organizar la construcción de ingeniería a gran escala". Planificadores romanos introdujeron el entonces novedoso concepto de gran embalses que podrían asegurar un permanente suministro de agua para los asentamientos urbanos también durante la temporada seca. Su uso pionero de la hidráulica a prueba de agua mortero y especialmente Hormigón romano permitido para estructuras de las presas mucho más grandes que construido previamente, tales como la Lago Homs Dam, posiblemente la barrera de agua más grande de esa fecha, y la Harbaqa Dam, tanto en Siria romana. La mayor presa romana fue el Subiaco presa cerca de Roma ; su altura récord de 50 m (160 pies) se mantuvo igual hasta su destrucción accidental en 1305.
Los ingenieros romanos hicieron uso rutinario de antiguos diseños estándar como represas de terraplenes y presas de gravedad de mampostería. Aparte de eso, ellos muestran un alto grado de inventiva, la introducción de la mayoría de los otros diseños básicos de presas que habían sido desconocida hasta entonces. Éstos incluyen presas de arco-gravedad, presas bóveda, reforzar diques y múltiples presas arco contrafuerte, todos los cuales eran conocidos y empleados por el segundo siglo después de Cristo (véase Lista de las presas romanas). Plantillas romanos también fueron los primeros en construir puentes de presas, como la Puente de Valeriano en Irán.
Eflatun Pinar es un hitita presa y la primavera templo cerca de Konya, Turquía. Se cree que desde la época del imperio hitita entre el 15 y 13 de siglo antes de Cristo.
La Kallanai está construida de piedra sin labrar, más de 300 m (980 pies) de largo, 4,5 m (15 pies) de altura y 20 m (66 pies) de ancho, a través de la corriente principal de la Río Kaveri en Tamil Nadu, sur de la India . La estructura básica se remonta al siglo segundo dC y es considerado uno de los-desviación de agua o agua-regulador estructuras más antiguas del mundo, que todavía está en uso. El propósito de la presa era desviar las aguas del Kaveri en toda la región fértil Delta para el riego a través de canales.
Du Jiang Yan es el sistema de riego más antigua en China que incluyó una presa que dirige el flujo de agua. Fue terminada en 251 antes de Cristo. Una gran presa de tierra, hecha por el Primer Ministro de Chu (estado), Sunshu Ao, inundó un valle en la actual norte Provincia de Anhui que creó una enorme riego depósito 100 km (62 millas) de circunferencia), un depósito que todavía está presente en la actualidad.
En Irán , las presas de puentes, como el Band-e Kaisar se utiliza para proporcionar energía hidroeléctrica a través de ruedas de agua, que a menudo impulsados mecanismos de sensibilización agua. Uno de los primeros fue el puente romano-presa construida en Dezful, lo que podría elevar el agua 50 codos de altura para el suministro de agua a todas las casas en la ciudad. También presas de derivación se conocían. Se introdujeron presas de fresado que la Ingenieros musulmanes llaman el Pul-i-Bulaiti. El primero fue construido en Shustar en el río Karun, Irán , y muchos de ellos se construyó más tarde en otras partes del Mundo islámico. El agua se llevó a cabo de la parte posterior de la presa a través de un tubo grande para conducir una rueda de agua y molino de agua. En el siglo 10, Al-Muqaddasi describió varias represas en Persia. Informó que uno de cada Ahwaz fue más de 910 m (3.000 pies) de largo, y que y tenía muchas norias elevando el agua en acueductos a través del cual fluía en embalses de la ciudad. Otra, la presa de Band-i-Amir, a condición de riego para 300 aldeas.
En Holanda , un país de baja altitud, las presas se aplicaban con frecuencia para bloquear los ríos con el fin de regular el nivel del agua y para evitar que el mar entre en las tierras pantanosas. Estas presas a menudo marcan el inicio de un pueblo o ciudad porque era fácil cruzar el río en un lugar así, y con frecuencia dieron lugar a los nombres de los respectivos lugares en los Países Bajos. Por ejemplo, la capital holandesa de Amsterdam (antiguo nombre Amstelredam) comenzó con una presa a través del río Amstel a finales del siglo 12, y Rotterdam comenzaron con una presa a través del río Rotte, un afluente menor del Nieuwe Maas. La plaza central de Ámsterdam, que cubre el lugar original de la presa de 800 años de antigüedad, todavía lleva el nombre Plaza Dam o simplemente la presa.
Ingeniero francés Benoît Fourneyron desarrolló el primer éxito turbina de agua en 1832. La era de las grandes represas se inició después de la presa Hoover fue terminado en el río Colorado , cerca de Las Vegas en 1936. En 1997, se estimaba que había 800 mil represas en todo el mundo, unos 40.000 de ellos de más de 15 m (49 pies) de alto .
Tipos de presas
Las presas pueden estar formadas por la acción humana, por causas naturales, o incluso por la intervención de fauna silvestre, como los castores . Presas artificiales se clasifican normalmente en función de su tamaño (altura), el destino o la estructura.
Por estructura
Sobre la base de la estructura y el material utilizado, las presas se clasifican como crear fácilmente sin los materiales, presas de arco-gravedad, presas de terraplén o presas de mampostería, con varios subtipos.
Presas de arco
En la presa de arco, la estabilidad se obtiene mediante una combinación de arco y la acción de la gravedad. Si la cara de aguas arriba es vertical todo el peso de la presa debe llevarse a la fundación por gravedad, mientras que la distribución de la normal de la presión hidrostática entre verticales acción en voladizo y el arco dependerá de la la rigidez de la presa en una dirección vertical y horizontal. Cuando la cara de aguas arriba está inclinada la distribución es más complicado. La componente normal del peso del anillo de arco puede ser tomada por la acción de arco, mientras que la presión hidrostática normal se distribuye como se describe anteriormente. Para este tipo de presa, soportes fiables firmes en los estribos (ya sea reforzar o cañón pared lateral) son más importantes. El lugar más deseable para una presa de arco es un estrecho cañón con paredes laterales inclinadas compuestas de roca sólida. La seguridad de una presa de arco depende de la fuerza de los pilares de pared lateral, por lo tanto, no sólo debe el arco se asiente bien en las paredes laterales sino también el carácter de la roca debe ser inspeccionada cuidadosamente.
Dos tipos de un solo arco presas están en uso, a saber, el ángulo constante y la presa constante de radio. El tipo constante de radio emplea el mismo radio cara en todas las elevaciones de la presa, lo que significa que a medida que el canal se va estrechando hacia la parte inferior de la presa el ángulo central subtendido por la cara de la presa se hace más pequeño. Jones Falls Dam, en Canadá, es una presa de radio constante. En una presa constante de ángulo, también conocido como una presa de radio variable, este ángulo subtendido se mantiene una constante y la variación de la distancia entre los pilares en los distintos niveles son atendidos mediante la variación de los radios. Presas Constant-radio son mucho menos comunes que las presas constante ángulos. Parker Dam es una presa de arco constante-ángulo.
Un tipo similar es el doble curvatura o presa de envolventes delgadas. Wildhorse presa cerca de Mountain City, Nevada en los Estados Unidos es un ejemplo del tipo. Este método de construcción minimiza la cantidad de hormigón necesaria para la construcción, pero transmite grandes cargas a los cimientos y pilares. La apariencia es similar a un arco de un solo dique pero con una curvatura vertical de distinta a él también prestar la apariencia vaga de una lente cóncava según se ve desde abajo.
El múltiple presa de arco se compone de un número de un solo arco presas de hormigón contrafuertes como los pilares de apoyo, como por ejemplo la Daniel-Johnson Dam, Québec, Canadá. El múltiple presa de arco no requiere tantos contrafuertes como el tipo de gravedad hueco, pero requiere una buena base de rock, porque las cargas de contrafuerte son pesados.
Presas de gravedad
En una presa de gravedad, la fuerza que mantiene la presa en su lugar contra el empuje del agua es la gravedad de la Tierra tirando hacia abajo de la masa de la presa. El agua presiona lateralmente (aguas abajo) en la presa, que tiende a anular la presa girando alrededor de su dedo del pie (un punto en el lado aguas abajo de la presa inferior). El peso de la presa contrarresta esa fuerza, tiende a hacer girar la presa hacia otro lado sobre su dedo del pie. El diseñador asegura que la presa es suficientemente pesado que el peso de la presa gana ese concurso. En términos de ingeniería, que está presente siempre que la resultante de las fuerzas de gravedad que actúan sobre la presión de la presa y el agua en los actos de presas en una línea que pasa aguas arriba de la punta de la presa.
Por otra parte, el diseñador trata de plasmar la presa por lo que si se considerase que la parte de la presa por encima de cualquier altura determinada a ser toda una presa en sí, que presa también se mantiene en su lugar por la gravedad. es decir, no hay tensión en la cara aguas arriba de la presa sosteniendo la parte superior de la presa hacia abajo. El diseñador hace esto porque por lo general es más práctico para hacer una presa de materiales esencialmente sólo amontona que para hacer el palo materiales juntos contra la tensión vertical.
Tenga en cuenta que la forma que previene la tensión en la cara de aguas arriba también elimina un esfuerzo de compresión contrapartida en la cara de aguas abajo, proporcionando economía adicional.
El diseñador también asegura que el pie de la presa es hundido lo suficientemente profunda en la tierra que no se deslice hacia adelante.
Para este tipo de presa, es fundamental contar con una base impermeable con alta resistencia al rodamiento.
Cuando situada en un lugar adecuado, una presa de gravedad puede llegar a ser una mejor alternativa a otros tipos de presas. Cuando se construyó sobre los cimientos cuidadosamente estudiado, la presa de gravedad representa probablemente el mejor ejemplo desarrollado de la construcción de presas. Dado que el miedo a la inundación es un gran aliciente en muchas regiones, presas de gravedad se están construyendo en algunos casos en una presa de arco habría sido más económico.
Presas de gravedad se clasifican como "sólido" o "hueco" y generalmente están hechos de concreto o mampostería. Esto se llama "zonificación". El núcleo de la presa se divide en zonas en función de la disponibilidad de materiales locales, las condiciones de cimentación y los atributos materiales. La forma sólida es la más ampliamente utilizado de los dos, aunque la presa hueca es frecuentemente más económico de construir. Presas de gravedad también se pueden clasificar como "extra" (vertedero) y "no rebose." Gran Coulee es un sólido presa de gravedad y Represa de Itaipú es una presa de gravedad hueco.
Presas archgravity
Una presa de gravedad se puede combinar con una presa de arco en una presa de gravedad de arco para las áreas con grandes cantidades de flujo de agua, pero menos material para una presa de gravedad pura. La compresión hacia el interior de la presa por el agua reduce el lateral (horizontal) la fuerza que actúa sobre la presa. Por lo tanto, la fuerza de la gravitación requerido por la presa se reduce, es decir, la presa no necesita ser tan masivo. Esto permite presas más delgadas y ahorra recursos.
Presas
Una presa aluvión es un tipo especial de presa que consiste en una línea de grandes puertas que pueden abrirse o cerrarse para controlar la cantidad de agua que pasa a la presa. Las puertas se establecen entre flanqueando muelles que son responsables de apoyar la carga de agua, y con frecuencia se utilizan para controlar y estabilizar el flujo de agua para sistemas de riego.
Presas que se construyen en la desembocadura de los ríos o lagunas para evitar incursiones de marea o utilizar el flujo de las mareas para energía mareomotriz se conocen como presas de marea.
Presas Embankment
Presas de terraplén se hacen de tierra compactada, y tienen dos tipos principales, de enrocado y tierra-llenar las presas. Presas Embankment dependen de su peso para contener la fuerza del agua, como presas de gravedad a base de hormigón.
Presas de enrocado
Roca -Rellene represas son terraplenes de tierra granular de drenaje libre compactada con una zona impermeable. La tierra utilizada a menudo contiene un gran porcentaje de las partículas grandes de ahí el término de enrocado. La zona impermeable puede estar en la cara de aguas arriba y está hecho de albañilería, hormigón, membrana plástica, tablestacas de acero, madera u otro material. La zona impermeable también puede estar dentro del terraplén en cuyo caso se conoce como un núcleo. En los casos en los que la arcilla se utiliza como el material impermeable a la presa se conoce como una presa compuesto. Para evitar la erosión interna de arcilla en la escollera debido a fuerzas de filtración, el núcleo se separa mediante un filtro. Los filtros se clasifican específicamente suelo diseñado para evitar la migración de partículas finas de suelo de grano. Cuando el material adecuado es que nos ocupa, el transporte se reduce al mínimo para ahorrar costes durante la construcción. Presas de enrocado son resistentes a los daños de los terremotos . Sin embargo, un inadecuado control de calidad durante la construcción puede llevar a una mala compactación y arena en el terraplén que puede conducir a licuefacción de la escollera durante un terremoto. Potencial de licuefacción puede ser reducido por mantener el material susceptible de estar saturado, y proporcionando una compactación adecuada durante la construcción. Un ejemplo de una presa de enrocado es New Melones presa en California .
Concreto-cara presas de enrocado
Una presa de hormigón cara de enrocado (CFRD) es una presa de enrocado con losas de hormigón en su cara de aguas arriba. Este diseño ofrece la losa de hormigón como una pared impermeable para evitar fugas y también una estructura sin la preocupación por la presión de elevación. Además, el diseño DRFQ es flexible para la topografía, el más rápido de construir y menos costosas que las de tierra de relleno. El DRFQ originó durante la La Fiebre del Oro en la década de 1860 cuando los mineros construyen presas de enrocado con entramado de cara a operaciones de compuertas. La madera fue sustituido más tarde por el hormigón como el diseño se aplica a los sistemas de riego y de energía. Como diseños CFRD crecieron en altura durante la década de 1960, el relleno era compactada y juntas horizontales y verticales de la losa fueron reemplazados con mejores juntas verticales. En las últimas décadas, el diseño se ha convertido en popular. Actualmente, la DRFQ más alto del mundo es el 233 m (764 pies) de altura Shuibuya presa en China, que se completó en 2008.
Presas de terraplén
Tierra-llenar las presas, también llamados presas de tierra, presas de tierra laminado o simplemente presas de tierra, se construyen como una simple terraplén de tierra bien compactada. La homogénea presa de tierra-laminado está completamente construido de un tipo de material, pero puede contener una capa de drenaje para recoger el agua se filtran. Una presa-tierra zonificada tiene partes o zonas de material diferente, típicamente una cáscara localmente abundante, con una hermética distintas arcilla núcleo. Modernos terraplenes zonal de tierras emplean filtros y drenaje zonas para recoger y eliminar el agua se filtre y preservar la integridad de la zona shell aguas abajo. Un método obsoleto de la construcción de presas de tierra zonificada utilizó un relleno hidráulico para producir un núcleo estanco al agua. represas de tierra laminado también pueden emplear un revestimiento a prueba de agua o núcleo en la forma de una presa de escollera. Un tipo interesante de presa de tierra temporal de vez en cuando se utiliza en altas latitudes es la presa congelado-núcleo, en el que un refrigerante se hace circular a través de tuberías dentro de la presa para mantener una región de estanquidad de permafrost dentro de ella.
Tarbela presa es una gran presa en el río Indo en Pakistán . Se encuentra a unos 50 km (31 millas) al noroeste de Islamabad, y una altura de 485 pies (148 m) sobre el lecho del río y un tamaño de reserva de 95 millas cuadradas (250 km 2) la convierte en la más grande de la tierra presa llena en el mundo. El elemento principal del proyecto es un terraplén 9.000 pies (2.700 metros) de largo, con una altura máxima de 465 pies (142 metros). El volumen total de tierra y roca utilizada para el proyecto es de aproximadamente 200 millones de metros cúbicos (152,8 millones cúbicos. M) lo que lo hace el más grande hombre hecho estructura en el mundo, a excepción de la Gran Muralla de China, que consume un poco más de material.
Debido a que los diques de barro se pueden construir a partir de materiales encontrados en el lugar o cerca, que puede ser muy rentable en las regiones donde el costo de producción o con lo que en concreto sería prohibitivo.
Núcleo de asfalto y hormigón
Un tercer tipo de dique de contención se construye con asfalto núcleo de hormigón. La mayoría de estas represas se construyen con el rock y / o grava como material principal de llenado. Casi 100 presas de este diseño ahora se han construido en todo el mundo desde que se completó la primera presa en 1962. Todas las presas principales de asfalto y hormigón construidas hasta ahora tienen un récord de rendimiento excelente. El tipo de asfalto utilizado es una viscoelastic- plástico material que puede adaptarse a los movimientos y deformaciones impuestas en el terraplén en su conjunto, y para los asentamientos en los cimientos. Las propiedades flexibles de la asfalto hacen tales presas especialmente adecuadas en el terremoto regiones.
Por tamaño
Las normas internacionales (incluyendo Comisión Internacional de Grandes Presas, ICOLD) definen las grandes represas como superior a 15 metros y grandes presas como más de 150 metros de altura. El Informe de la Comisión Mundial de Represas también incluye en la categoría de grandes, presas, tales como presas, que son entre 5 y 15 metros de altura con una capacidad de embalse de más de 3 millones de metros cúbicos.
La presa más alta del mundo es la de 300 metros de altura Nurek presa en Tayikistán .
Mediante el uso
Presa de una silla
Una presa silla de montar es una presa auxiliar construido para confinar el depósito creado por una presa primaria, ya sea para permitir una elevación de agua más alto y el almacenamiento o para limitar la extensión de un depósito para una mayor eficiencia. Una presa auxiliar se construye en un lugar bajo o silla de montar a través del cual el depósito de lo contrario escapar. En ocasiones, un depósito está contenido en una estructura similar llamado dique para evitar la inundación de las tierras cercanas. Los diques son de uso común para la recuperación de las tierras cultivables de un lago poco profundo. Esto es similar a una dique, que es una pared o muro de contención construido a lo largo de un río o arroyo para proteger los terrenos adyacentes de las inundaciones .
Azud
Un vertedero (también llamado a veces una presa de desbordamiento) es un tipo de pequeña presa de desbordamiento que se utiliza a menudo dentro de un canal del río para crear un lago de embalse con fines de extracción de agua y que también puede ser utilizado para la medición de flujo o retraso.
Compruebe presa
Una presa de contención es una pequeña presa diseñada para reducir la velocidad de flujo y control de la erosión del suelo . Por el contrario, una presa ala es una estructura que restringe sólo en parte una vía de agua, creando un canal más rápido que resiste la acumulación de sedimentos.
Dique seco
Un dique seco también conocida como una estructura de retardo de inundación, es una presa diseñado para controlar las inundaciones. Normalmente se retiene agua y permite que el canal fluya libremente, excepto durante períodos de flujo intenso que de otra manera causar inundaciones aguas abajo.
Presa Diversionario
Una presa de distracción es una estructura diseñada para desviar la totalidad o una porción de la corriente de un río de su curso natural. El agua puede ser redirigido a un canal o túnel para el riego y / o la producción de energía hidroeléctrica.
Presa Underground
Presas subterráneas se utilizan para atrapar el agua subterránea y almacenar toda o la mayor parte de ella debajo de la superficie para el uso extendido en un área localizada. En algunos casos también se construyen para evitar que el agua salada de entrometerse en un acuífero de agua dulce. Presas subterráneas por lo general se construyen en zonas donde los recursos hídricos son mínimos y necesitan ser almacenados de manera eficiente, como en los desiertos y en las islas, como el Fukuzato presa en Okinawa, Japón. Son más comunes en el noreste de África y las zonas áridas de Brasil, mientras que también se utilizan en el suroeste de los Estados Unidos, México, India, Alemania, Italia, Grecia, Francia y Japón.
Hay dos tipos de presas subterráneas: un sub-superficie y una presa de arena-almacenamiento. Una presa sub-superficial se construye a través de una ruta acuífero o drenaje de una capa impermeable (como roca sólida) hasta justo debajo de la superficie. Ellos se pueden construir de una variedad de materiales para incluir ladrillos, piedras, hormigón, acero o PVC. Una vez construido, el agua almacenada en la presa eleva el nivel freático y se extrae con pozos. Una presa de arena-almacenamiento es una presa construida en etapas a través de un arroyo o wadi. Debe ser fuerte como inundaciones lavarán sobre su cresta. Con el tiempo la arena se acumula en capas detrás de la presa que ayuda a almacenar el agua y lo más importante, evitar la evaporación. El agua almacenada se puede extraer con un pozo, a través del cuerpo del dique o por medio de un tubo de desagüe.
Presa de relaves
Un dique de colas es típicamente un dique de contención de tierra de relleno utilizado para almacenar - colas que se producen durante mineras operaciones después de separar la fracción valiosa de la fracción antieconómico de una mena. Presas de retención de agua convencionales pueden servir a este propósito, pero debido a los costos, un dique de colas es más viable. A diferencia de presas de retención de agua, un tranque de relaves se eleva en la serie a lo largo de la vida de la mina en particular. Por lo general, una base o presa de arranque se construye y ya que se llena con una mezcla de residuos y agua, que se eleva. Material utilizado para levantar la presa puede incluir los relaves (dependiendo de su tamaño), junto con la suciedad.
Hay tres colas levantadas diseños de represas, aguas arriba, aguas abajo y central, nombrado de acuerdo con el movimiento de la cresta durante la elevación. El diseño específico lo usó depende de la topografía, la geología, el clima, el tipo de residuos y el costo. Una presa de relaves aguas arriba consiste en terraplenes trapezoidales están construyendo en la parte superior, pero los pies a la cresta de otro, moviendo la cresta en una fase previa. Esto crea un lado aguas abajo relativamente plana y un lado aguas arriba dentada que está soportada por colas suspensión en el embalse. El diseño descendente se refiere a la elevación sucesiva del terraplén que posiciona el relleno y la cresta más abajo. Una presa centerlined ha presas de terraplén secuenciales construidas directamente encima de otro relleno mientras se coloca en el lado de aguas abajo de apoyo y suspensión apoya el lado de aguas arriba.
Debido a tranques de relaves suelen almacenar químicos tóxicos del proceso minero, tienen un revestimiento impermeable para evitar filtraciones. Los niveles de agua / suspensión en la balsa de residuos deben ser gestionados con fines de estabilidad y ambientales.
Por materiales
Presas de acero
La presa de acero es un tipo de presa experimentó brevemente con en alrededor del comienzo del siglo 20 que utiliza placas de acero (en ángulo) y la carga que llevan vigas que la estructura. Concebido como estructuras permanentes, presas de acero eran un (discutible fallado) experimento para determinar si una técnica de construcción se podría idear que era más barato que la albañilería, hormigón o movimientos de tierra, pero más resistente que diques de la cuna de madera.
Presas de madera
Presas de madera se utilizan ampliamente en la primera parte de la revolución industrial y en las zonas fronterizas debido a la facilidad y rapidez de la construcción. Rara vez construida en tiempos modernos debido a la vida útil relativamente corta y escasa altura a la que se pueden construir, presas de madera deben mantenerse constantemente húmedo con el fin de mantener sus propiedades de retención de agua y el deterioro límite por la podredumbre, similar a un barril. Los lugares en los diques de madera son más económico construir son aquellos en los que la madera es abundante, cemento es costoso o difícil de transportar, y se requiere ya sea una baja azud cabeza o la longevidad no es un problema. Presas de madera una vez fueron numerosos, especialmente en el oeste de América del Norte, pero la mayoría han fracasado, han escondido bajo terraplenes de tierra o fueron reemplazadas por estructuras totalmente nuevas. Dos variaciones comunes de las presas de madera fueron la cuna y el tablón.
Diques de la cuna de madera fueron erigidos de maderas pesadas o vestidos registros en la forma de una casa de madera y el interior lleno de tierra o escombros. La estructura de la cuna pesada apoyó la cara de la presa y el peso del agua. Presas Splash eran diques de la cuna de madera que se utilizan para ayudar a flotador troncos río abajo a finales del siglo 19 y principios del 20.
Presas tablón Timber eran estructuras más elegantes que emplean una variedad de métodos de construcción que utilizan maderas pesadas para soportar una disposición de retención de agua de tablones.
Otros tipos
Ataguías
La ataguía es una barrera (generalmente temporal) construido para excluir el agua de un área que normalmente está sumergida. Hecho comúnmente de madera, hormigón o de acero hoja pilotes, ataguías se utilizan para permitir la construcción de la cimientos de diques permanentes, puentes y estructuras similares. Cuando el proyecto esté terminado, la ataguía puede ser demolido o eliminado. Ver también calzada y muro de contención. Los usos más comunes para ataguías incluyen la construcción y reparación de plataformas petroleras off shore. En tales casos la ataguía está fabricado de chapa de acero y se suelda en su lugar bajo el agua. Se bombea aire en el espacio, desplazando el agua lo que permite un ambiente de trabajo seca por debajo de la superficie. Al finalizar la ataguía suele ser deconstruido a menos que el área requiere mantenimiento.Los servicios continuos es la presa de gobierno.
Castoreras
Los castores crean presas principalmente de barro y palos para inundar una zona habitable en particular. Al inundar una parcela de tierra, los castores pueden navegar por debajo o cerca de la superficie y permanecer relativamente bien ocultos o protegidos de los depredadores. La región inundada también permite castores acceso a la alimentación, especialmente durante el invierno.
Elementos de construcción
Planta de generación de energía
A partir de 2005, la energía hidroeléctrica, la mayoría de las presas, suministra cerca del 19% de la electricidad del mundo, y más del 63% de la energía renovable . Mucho de esto se genera por las grandes represas, aunque de China utiliza la generación de energía hidroeléctrica a pequeña escala a gran escala y es responsable de cerca del 50% del uso mundial de este tipo de energía.
La mayor parte de energía hidroeléctrica proviene de la energía potencial del agua embalsada conducir un turbina de agua y generador; para aumentar la capacidad de generación de energía de una presa, el agua se puede ejecutar a través de un tubo grande llamado tubería de carga antes de la turbina. Una variante de este modelo simple utiliza bombeada hidroeléctrica de almacenamiento para producir electricidad para que coincida con los períodos de demanda alta y baja, por el agua en movimiento entre depósitos a diferentes alturas. En tiempos de baja demanda eléctrica, capacidad exceso de generación se utiliza para bombear agua en el depósito superior. Cuando hay una mayor demanda, el agua se libera de nuevo en el depósito inferior a través de una turbina. (Por ejemplo, véase Power Station Dinorwic.)
Los aliviaderos
Un vertedero es una sección de una presa diseñado para pasar agua desde el lado de aguas arriba de una presa al lado aguas abajo. Muchos vertederos tienen compuertas diseñado para controlar el flujo a través del aliviadero. Tipos de aliviadero incluyen: Un aliviadero servicio o aliviadero principal pasa el flujo normal. Se libera aliviadero auxiliares fluyen por encima de la capacidad del aliviadero servicio. Un aliviadero de emergencia está diseñado para condiciones extremas, como una avería grave en el vertedero de servicio. La aliviadero tapón fusible es un terraplén bajo diseñado para ser más rematado y lavado en el caso de una gran inundación. Los elementos de un tapón fusible son bloques exentas independientes, sistema de lado a lado que trabajan sin ningún tipo de control remoto. Permiten aumentar la normal de la piscina de la presa sin comprometer la seguridad de la presa, ya que están diseñados para ser evacuados gradualmente para eventos excepcionales. Trabajan como fijo vertedero, a veces, al permitir un exceso de flujo de inundaciones frecuentes.
El vertedero puede ser gradualmente erosionado por el flujo de agua, incluyendo cavitación o turbulencia del agua que fluye sobre el vertedero, lo que lleva a su fracaso. Fue el diseño inadecuado del aliviadero que condujo a la sobre-1889 desmoche de la Sur Tenedor presa en Johnstown, Pennsylvania, resultando en la infame Johnstown Flood (la "gran inundación de 1889").
Las tasas de erosión son a menudo controlados, y el riesgo es normalmente reducen al mínimo, dando forma a la cara aguas abajo del aliviadero en una curva que minimiza el flujo turbulento, como un curva conopial.
Creación de la presa
Propósitos comunes
| Función | Ejemplo |
|---|---|
| Poder de generación | La energía hidroeléctrica es una fuente importante de energía eléctrica en el mundo.Muchos países que tienen ríos con flujo adecuado de agua, que pueden ser represados para fines de generación de energía. Por ejemplo, el Itaipú Presa en elrío Paraná, enAmérica del Surgenera 14GW y suministran el 93% de la energía consumida porParaguayy el 20% de la consumida porBrasilcomo de 2005. |
| Suministro de agua | Muchas áreas urbanas del mundo se suministran con agua extraída de ríos reprimidas detrás de las presas bajas o aliviaderos. Los ejemplos incluyen Londres - con agua del río Támesis y Chester con agua tomada de la Río Dee. Otras fuentes importantes incluyen depósitos de tierras altas profundas contenidas por las altas presas a través de valles profundos, como el Claerwen serie de presas y embalses. |
| Estabilizar el flujo de agua de riego / | Las presas se utilizan a menudo para controlar y estabilizar el flujo de agua, a menudo durante agrícolas propósitos y riego . Otros, como el Presa Berg Estrecho puede ayudar a estabilizar o restaurar los niveles de agua de los lagos y mares interiores, en este caso el mar de Aral . |
| Prevención de inundaciones | Las presas como la Blackwater Presa de Webster, New Hampshire y la Trabajos del delta se crean con el control de inundaciones en mente. |
| Reclamación de tierras | Represas (a menudo llamadas diques o diques en este contexto) se utilizan para prevenir la entrada de agua a un área que de otro modo se sumerge, permitiendo su la recuperación para uso humano. |
| Desviación de agua | Un típicamente pequeña presa utiliza para desviar el agua para el riego, generación de energía, u otros usos, por lo general con ninguna otra función. En ocasiones, se utilizan para desviar el agua a otro drenaje o depósito para aumentar el flujo allí y mejorar el uso del agua en esa área en particular. Ver: Presa de la diversión. |
| Navegación | Dams crean depósitos profundos y también pueden variar el flujo de agua corriente abajo. Esto puede afectar a cambio ascendente y descendente navegación mediante la alteración de la profundidad del río. Agua aumenta más profundas o crea la libre circulación de los vasos de agua. Las grandes represas pueden servir a este propósito, pero con mayor frecuencia presas y se utilizan los bloqueos. |
| Recreación y belleza acuática | Las presas construidas para cualquiera de los fines anteriores pueden verse desplazados por el tiempo de sus usos originales. Sin embargo, la comunidad local puede haber llegado a disfrutar el depósito por motivos recreativos y estéticos. A menudo, el depósito será plácido y rodeado de vegetación, y transmitir a los visitantes un sentido natural de descanso y relajación. |
Ubicación
Uno de los mejores lugares para la construcción de una presa es una parte estrecha de un profundo río valle; los lados del valle entonces pueden actuar como paredes naturales. La función principal de la estructura de la presa es para llenar el vacío en la línea de reservorio natural dada por el canal de flujo. Los sitios son generalmente aquellos en los que la brecha se convierte en un mínimo para la capacidad de almacenamiento requerida. La disposición más económica es a menudo una estructura de material compuesto tal como una presa de mampostería flanqueado por terraplenes de tierra. El uso actual de la tierra a ser inundado debe ser prescindible.
Otros significativosde ingenieríaygeología consideraciones de ingeniería cuando la construcción de una presa son:
- permeabilidad de la roca o suelo circundante
- terremotofallas
- deslizamientos de tierra yla estabilidad de taludes
- mesa de agua
- flujos de inundación pico
- colmatación del depósito
- los impactos ambientales sobre la pesca de río, bosques y vida silvestre (véase tambiénescala de peces)
- impactos en viviendas humanas
- la compensación por la tierra está inundada, así como el reasentamiento de la población
- eliminación de materiales tóxicos y los edificios de la zona del embalse propuesto
Evaluación de impacto
El impacto se evaluó de varias maneras: los beneficios para la sociedad humana derivados de la presa (agricultura, agua, prevención de averías y el poder), daño o beneficio para la naturaleza y la vida silvestre, el impacto sobre la geología de una zona - si el cambio en el flujo de agua y niveles aumentarán o disminuirán la estabilidad, y la interrupción de la vida humana (reubicación, pérdida dearqueológicosasuntos o culturales bajo el agua).
Impacto ambiental
Depósitos mantenidos detrás de las represas afectan a muchos aspectos ecológicos de un río. Ríos topografía y dinámicas dependen de una amplia gama de flujos, mientras que por debajo de ríos presas a menudo experimentan largos periodos de condiciones de flujo muy estables o vieron los patrones de flujo de dientes causadas por lanzamientos seguidos por no comunicados. Descargas de agua desde un depósito incluyendo que salir de una turbina suele contener sedimentos muy poco suspendido, y esto a su vez puede conducir a fregar del cauce de ríos y pérdida de márgenes de los ríos; por ejemplo, la variación del flujo cíclico diario causado por la presa de Glen Canyon fue un colaborador de barra de arena erosión .
Presas mayores a menudo carecen de una escala de peces, lo que mantiene muchos peces se mueva hasta arroyo a sus lugares de cría naturales, causando insuficiencia de los ciclos de reproducción o el bloqueo de las rutas de migración. Incluso la presencia de una escala de peces no siempre previene una reducción en los peces alcanzar las zonas de desove aguas arriba. En algunas áreas, los peces jóvenes ("smolt") son transportados aguas abajo por barcaza durante partes del año. Diseños de turbinas y el poder de las plantas que tienen un impacto más bajo sobre la vida acuática son un área activa de investigación.
Una gran presa puede causar la pérdida de la totalidad deecosferas, incluyendo en peligro de extinción y especies no descubiertas en el área, así como la sustitución del medio ambiente original de un nuevo lago interior.
Grande embalses formados detrás de las presas se han indicado en la contribución dela actividad sísmica, debido a los cambios en la carga de agua y / o la altura de la capa freática.
Las presas también se encuentra que tienen un papel en el aumento de calentamiento global . Los niveles de agua cambiantes en las presas y los embalses son una de las principales fuentes para la casa de gas verde como el metano. Mientras que las presas y el agua detrás de ellos cubren sólo una pequeña parte de la superficie de la tierra, que albergan la actividad biológica que puede producir grandes cantidades de gases de efecto invernadero.
Impacto social humana
El impacto en la sociedad humana es también significativo. Nick Cullather argumenta en mundo hambriento: Guerra Fría de Estados Unidos lucha contra la pobreza en Asia de que la construcción de presas requiere el estado para desplazar a las personas individuales en nombre del bien común, y que a menudo conduce a abusos de las masas por los planificadores. Cita Morarji Desai, el ministro del Interior de la India, en 1960 hablando a los pobladores molestos por el Pong Dam, quien amenazó con "liberar las aguas" y ahogar a los aldeanos si no cooperaban.
Por ejemplo, la presa de las Tres Gargantas en el río Yangtze en China, es más de cinco veces el tamaño de la presa Hoover ( Estados Unidos ), y creará un embalse de 600 kilometros de largo que se utilizará para la generación de energía hidroeléctrica. Su construcción requirió la pérdida de más de un millón de hogares de la gente y su reubicación en masa, la pérdida de muchos sitios arqueológicos y culturales valiosos, así como el cambio ecológico significativo. Se estima que hasta la fecha, 40-80000000 personas en el mundo han sido desplazadas físicamente de sus hogares como consecuencia de la construcción de presas.
Ciencias económicas
Construcción de una planta hidroeléctrica requiere un largo tiempo de espera para los estudios del sitio, hidrológicos estudios y evaluaciones de impacto ambiental, y son proyectos de gran envergadura en comparación con la generación de energía tradicional basada en combustibles fósiles . El número de sitios que se pueden desarrollar económicamente para la producción hidroeléctrica es limitado; nuevos sitios tienden a estar lejos de los centros de población y por lo general requieren de extensas líneas de transmisión de energía. La generación hidroeléctrica puede ser vulnerable a cambios importantes en el clima , tales como las variaciones en las precipitaciones , el suelo y la superficie los niveles de agua, y el derretimiento de los glaciares, provocando un gasto adicional para la capacidad adicional para asegurar suficiente potencia está disponible en años de bajamar.
Una vez completado, si está bien diseñado y mantenido, una fuente de energía hidroeléctrica es generalmente relativamente barato y fiable. No tiene ningún riesgo de combustible y bajo escape, y como una fuente de energía alternativa es más barato que tanto la energía nuclear y la eólica. Se regula con mayor facilidad para almacenar el agua necesaria y generar altos niveles de potencia en comparación con la demanda energia eolica.
El fracaso de la presa
Fracasos Dam son generalmente catastrófica si la estructura se rompe o se daña de manera significativa. Rutina de control de deformaciones y seguimiento de las filtraciones de los desagües en los alrededores de las presas más grandes es útil para anticipar cualquier problema y permitir medidas correctivas que deben tomarse antes de que ocurra una falla estructural. La mayoría de las presas incorporan mecanismos para permitir el depósito para ser bajado o incluso drenado en el caso de tales problemas. Otra solución puede ser la roca grouting - la presión de bombeo de cemento portland suspensión en débil roca fracturada.
Durante un conflicto armado, una presa debe ser considerado como una "instalación contienen fuerzas peligrosas" debido al enorme impacto de una posible destrucción de la población civil y el medio ambiente. Como tal, está protegido por las normas del Derecho Internacional Humanitario (DIH) y no se le hizo objeto de ataque, si eso puede causar graves pérdidas entre la población civil. Para facilitar la identificación, un signo protector que consta de tres círculos de color naranja brillante colocados en el mismo eje se define por las normas del DIH.
Las principales causas de la rotura de la presa incluyen la falta de capacidad del aliviadero, canalizando a través del muro de contención, cimientos o pilares, error de diseño del aliviadero (Sur Tenedor Dam), la inestabilidad geológica causada por los cambios en los niveles de agua durante el llenado o pobre topografía (Presa de Vajont,Malpasset,Testalinden Creek Dam), la falta de mantenimiento, especialmente de tubos de salida (Lawn Lake Dam,Val di Stava colapso de la presa), lluvias extremas (Shakidor Dam),terremotosy humana, la computadora o error de diseño (Buffalo Creek Diluvio,Dale Dique Embalse,Taum Sauk bombea almacenamiento planta).
Un caso notable de rotura de la presa deliberada (antes de la sentencia anterior) fue la Fuerza Aérea Real redada 'Dambusters' en Alemania en la Segunda Guerra Mundial (con nombre en código " Operación Castigar " ), en el que se seleccionaron tres presas alemanas para ser violado con el fin de tener un impacto en la infraestructura alemana y las capacidades de fabricación y de poder que se derivan de los Ruhr y ríos Eder. Esta incursión más tarde se convirtió en la base para varias películas.
Desde 2007, los holandeses fundación IJkdijk está desarrollando, con un modelo de innovación abierta y el sistema de alerta temprana de fallas de diques / dique. Como parte del esfuerzo de desarrollo, diques a escala real se destruyen en el fieldlab IJkdijk. El proceso de destrucción es supervisada por redes de sensores de un grupo internacional de empresas e instituciones científicas.
